Ветровая энергия

2.2. Ветровая энергия

Ветер служит человеку. Первые путешествия под парусом. Начало эры воздухоплавания. Воздушные винты в начале ХХ века. Преобразование энергии ветра. Ветровые двигатели: типы и принцип действия. Ветровые электростанции. Экономическое и экологическое «за» и «против» ветровой энергетики. Территории, где возможно развивать, и уже развита ветровая энергия; ветровая энергия с точки зрения экологии. Революционный ветрогенератор от самарского изобретателя.

2.3. Энергия морских волн и океанических течений. Энергия приливов.

Общие сведения об использовании энергии ветровых волн. Энергия поверхностных волн. Конструкция волновой электростанции. Гольфстрим – источник колоссальных энергетических ресурсов. Механическая мощность океанского течения. Подводная электростанция, собирающая энергию волн. Приливная энергия. Принципы работы ПЭС. Крупнейшая в мире приливная электростанция. Достоинства и недостатки волновой энергии. Потенциал и перспективы использования энергии волн.

2.4. Гидравлическая энергия, преобразуемая в используемый вид энергии малыми и микроГЭС

Малая гидроэнергетика. Источники ресурсов малой гидроэнергетики. Потенциал малой гидроэнергетики. Категории потенциала малой гидроэнергетики: валовой (расчетный) потенциал; технический потенциал; экономический потенциал. Малая гидроэнергетическая установка (МГЭУ). Малая гидроэлектростанция (МГЭС) и микрогидроэлектростанция (МкГЭС). Основные виды малых гидроэлектростанций (плотинная, русловая, приплотинная и др.). Достоинства и недостатки малой гидроэнергетики.

Практикум (3 часа)

Работа с технологическими наборами LEGO DACTA: 9680 («Энергия, работа, мощность») 9681 («Возобновляемые источники энергии»)

Знакомство на практике с возобновляемыми источниками энергии: солнечной энергией, энергией ветра и энергией потока воды и способами преобразования энергии, а также соотношениями между энергией, работой и мощностью. В основе всех предлагаемых заданий – фундаментальный закон природы, который гласит, что энергия не исчезает и возникает вновь, а только переходит из одного вида в другой. Сборка действующих моделей, использующих энергию солнца, ветра и воды.

III. Энергосбережение(4 часа)

3.1. Энергоэффективные технологии.

Когенерационные установки с многотопливными двигателями Стирлинга. Сверхпроводники – многообещающая возможность экономии энергии. Наночастицы снижают энергозатраты. Эффективное использование электроэнергии. Технологии двойного применения. Энергосберегающая бытовая техника. «Правильные» лампы.

3.2.Энергопассивный экодом.

Проблема энергосбережения при эксплуатации дома. Понятие энергопассивного жилища. Энергопассивный экодом – это жилище, где используются возобновляемые источники энергии и материалы, и не наносится вред природе и здоровью человека. Строительные материалы, теплообеспечение и утилизация отходов жизнедеятельности в энергоэффективном экодоме. Рисуем свой экодом, используя знания о ВИЭ и энергоэффективных технологиях.

3.3. Урок экономии электроэнергии.

Экономное применение освещения в домах и производственных помещениях. Приборы для экономии электроэнергии: термостаты, таймеры, цифровые счетчики. Сравнение характеристик лампы накаливания и энергосберегающих ламп. Практические советы экономии электроэнергии в быту.

3.4. Экономия электроэнергии в школе.

Анализ потребления и расхода электроэнергии в школе. Расчет времени окупаемости перехода на энергосберегающее освещение. Предложение по экономии электроэнергии в школе.

IV. Конференция «Возобновляемая энергетика – реальность и перспективы» (2 часа)

История развития видов альтернативной энергетики. Преобразование возобновляемой энергии в электрическую и тепловую.

Стоимость электроэнергии, вырабатываемой различными электростанциями. Перспективность использования альтернативной энергии и КПД установок.

Конференция проходит в форме ролевой игры в режиме круглого стола. Учащиеся выбирают роль (эколога, строителя АЭС, бизнесмена, представителя партии «Зеленых», и др. ) и отстаивают свою точку зрения.

4.2 Урок по теме: "как живые организмы запасают энергию солнца"

 

Вид урока: урок изучения нового материала.

Технология: технология групповой деятельности.

Цели урока

1. Обучающая цель:

·  обеспечить условия для формирования представлений о Солнце, его значении для живых организмов;

·  обобщить и систематизировать знания об основной причине ведущей роли жизни в круговороте веществ.

2. Развивающая цель:

·  развивать интеллектуальные и практические умения детей;

·  развивать валеологические навыки, связанные с заботой о собственном здоровье.

3. Воспитательная цель:

·  воспитывать доверительные отношения, чувство взаимопомощи, поддержки;

·  воспитывать культурного человека, уважающего личность другого человека.

План урока

Содержание этапов урока	Виды и формы работы
1. Организационный момент	Приветствие
2. Проверка домашнего задания	Тестовая работа
3. Мотивационное начало урока. Выход на тему урока.	Дети с закрытыми глазами представляют то, что им говорит учитель, под звуки музыки
4. Изучение новой темы	Беседа Просмотр видеоклипа Работа с учебником Физкультминутка
5. Закрепление изученного	Моделирование изученного материала
7. Подведение итогов	Оценки за урок Творческая работа учащихся
8. Домашнее задание	Подготовить сообщения

  I. Организационный момент.

Ребята, я приглашаю сегодня вас к сотрудничеству и очень надеюсь на вашу поддержку, призываю вас быть очень активными в течение всего урока.

И пусть девизом урока будет:

Я желаю сегодня вам добра!

Дети: Вы желаете сегодня мне добра! Если вам будет трудно, я помогу!

II. Проверка домашнего задания.

О каких “профессиях” живых организмов говорили на предыдущих уроках? (Производители, потребители, разрушители) Что вы можете сказать об их связи? (Живые организмы разных “профессий” не могут жить друг без друга)

Я предлагаю вам выполнить тест. Работать вы будете в группах. И всегда помните, что успех одного - это успех всей вашей группы.

Тест (на “+” или “-“)

1.  Обмен веществ в живых организмах иногда приостанавливается. (-)

2.  Круговорот веществ в природе замкнутое явление. (+)

3.  Все виды жизнедеятельности возможны только за счет использования полученных веществ и энергии. (+)

4.  Полученные вещества разлагаются на более простые и разносятся только в определенные органы. (-)

5.  Производители вырабатывают органические вещества, необходимы для роста, самообновления и энергии живого организма. (+)

Ответы на листах вывешиваются на доску, сверху вешаю правильные ответы. Проверка, оценивание подготовки детей к уроку по группам. Если есть ошибки - разбираем.

III. Мотивационное начало урока. Выход на тему.

Звучит музыка Грига “Утро”.

- Давайте закроем глаза и представим небо лунной ночью. Сияет луна. Ее мягкий серебристый свет заливает землю, но он ярок, как свет
солнца.

Тысячи мерцающих звезд разбросаны по небу. Быстро проходит короткая летняя ночь. На востоке алеет заря. Сияние звезд ста
новится все слабее.

Небо с каждой минутой светлеет. У самого горизонта появляется край солнца. Начинается новый день. (Вывешиваю большое солнце) Открыли глаза. Посмотрели на солнце. Но астроном вас хочет о чем-то предупредить.

Выходит ученик (в колпаке со звездами) и рассказывает:

Солнце светит очень ярко. Категорически запрещается смотреть на него в бинокль, подзорную трубу, школьный телескоп и просто невооруженным глазом. Это может нарушить зрение. Только через темные защитные очки можно смотреть на Солнце, да и то недолго —1-2 минуты.

Инсценировка диалога Лены и Миши.

Итак, наступило утром. Между нашими героями Леной и Мишей за завтраком состоялся такой диалог. Послушаем.

Дети сидят за столом и беседуют:

Я ем картошку и получаю энергию из пищи. А картофель получает энергию от Солнца. Выходит: я тоже живу за счет солнечной энергии?

- Конечно. Все живые организмы на Земле получают в конечном итоге энергию от Солнца. Да еще умеют ее запасать. Это позволяет им жить даже тогда, когда Солнце не светит.

Ребята, вот такой диалог состоялся между Леной и Мишей. Кто может предположить, о чем мы будем говорить сегодня на уроке?

IV. Постановка темы и целей урока.

- Правильно, сегодня мы поговорим о Солнце.

- Как вы думаете, это важный разговор? Почему?

Сегодня мы узнаем много интересного о том, для чего светит Солнце, и можно ли нам и всем живым организмам обойтись без него.

V. Изучение нового

Что же такое Солнце? (Это космическое тело, так как оно находится в космосе; ближайшая звезда к Земле; занимает центральное место в солнечной системе.)

Бывают солнечные затмения, когда вместо яркого, золотого шара на небе видишь черное пятно. На какой-то миг кажется, вдруг оно погасло навсегда.

Давайте посмотрим несколько слайдов о солнечном затмении, а вы в этот момент подумайте, а что случится, если Солнце вдруг погаснет навсегда.

Просмотр видеоклипа.

- Итак, что случится, если Солнце вдруг погаснет навсегда?

(От сильнейшего холода на Земле погибли бы все растения и животные.)

Сообщение ученика.

Солнце - это мощный источник энергии, а энергия - источник жизни. Земля получает лишь малую часть излучаемого солнечного тепла. Но и этого тепла хватает для всего живого на Земле.

Что дает Солнце? Солнце дает Земле свет и тепло. Без этого на Земле постоянно царили бы темнота и такой холод, что все живое не могло бы существовать.

Люди с давних пор относятся к Солнцу с любовью и особым уважением. Ведь они поняли, что без Солнца не прожить ни человеку, ни зверю, ни растению. Давайте это проследим. Откройте учебники на стр. 28, найдите задание 1.

Посмотрите на иллюстрацию и скажите, что обозначил художник синими кружочками? (Молекулы воды)

А белыми? (Молекулы воздуха)

- Что же художник обозначил желтыми прямоугольниками? (Порции энергии Солнца)

Из рисунка видно, что растения используют энергию Солнца для соединения частиц воздуха и воды. А кто-нибудь догадался, какой процесс изобразил художник? (Фотосинез)

Физкультминутка “Солнышко”

Закройте глаза, расслабьтесь, вытяните руки. Представьте, что на ладошках у вас лежит маленькое солнышко. Через пальчики, как лучики солнышка, идет тепло по рукам. Руки успокоились, отдыхают. Переключаем внимание на ноги. Солнечные лучики согревают стопы, пальцы ног. Усталость проходит, мышцы отдыхают. Обратите внимание на дыхание, мы дышим легко, равномерно. Откройте глаза. Улыбнитесь друг другу. На что похоже ваше настроение? На солнышко или темную тучку?

Сегодня на урок к нам пришел представитель кружка “Юный натуралист”.

Сообщение ребенка.

Климент Аркадьевич Тимирязев установил, как растения в своей жизнедеятельности используют солнечный свет. В листьях растений содержится особое вещество - хлорофилл, которое окрашивает их в зеленый цвет. Хлорофилл поглощает энергию солнечных лучей. С помощью этой энергии растение создает из углекислого газа и воды сложные вещества - углеводы. Они нужны самому растению и тем, кто им питается - животным и людям. Самостоятельная работа.

С. 29, зад. 2 (с проверкой - чтение вслух одного из учеников).

Ребята, а ночью солнца нет. Как вы думаете, останавливается ли обмен веществ растений и животных? Почему? (Не останавливается, т.к. они запасают энергию)

Ребята, откуда у вас берутся силы, чтобы бегать, играть на переменах, учиться? (Энергия) А откуда она берется? (Через питание)

А что мы кушаем? (Пищу животного и растительного происхождения)

Потрогайте свои животики: они мягкие. Это потому, что под кожей у тебя есть слой жира. В этом жире запасена энергия, которая позволяет тебе жить, если придется некоторое время поголодать. Человек без еды может прожить какое-то время. Он может накапливать в себе энергию, как и другие живые организмы.

Сообщение ученика.

Запасенная энергия позволяет живым организмам продолжать свою жизнь даже тогда, когда многие процессы в природе замедляются. Ночью солнечная энергия не поступает на поверхность земли. Вода не испаряется слабее, охлаждается земля. Но в живых организмах обмен веществ ни на минуту не останавливается.

- Какой вывод можно сделать?

Живые организмы запасают энергию Солнца.

VI. Закрепление нового материала.

Работа в группах

Ребята, у вас на столах лежит чистый лист. Попробуйте смоделировать ответ на вопрос: как живые организмы запасают энергию Солнца?

VII. Подведение итогов урока. Домашнее задание.

Оценки за урок.

Домашнее задание.

Подготовьте сообщения, как живые организмы запасают энергию Солнца. В этом вам помогут книги (демонстрация книг), которые вы сможете найти в поселковой библиотеке.

3. Творческая работа учащихся

- Велико значение Солнца для жизни на Земле. И пусть всегда ваш путь освещается солнцем, пусть будет больше ясных, теплых, солнечных дней в вашей жизни.

Ребята, нарисуйте солнышко, каким вы видите его и подарите его нашим гостям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Экологические последствия развития солнечной энергетики

Солнечные станции являются еще недостаточно изученными объектами, поэтому отнесение их к экологически чистым электрическим станциям нельзя назвать полностью обоснованным, в лучшем случае к экологически чистой можно отнести конечную стадию, т.е. стадию эксплуатации СЭС и то относительно. Солнечные станции являются достаточно землеемкими. Удельная землеемкость СЭС изменяется от 0,001 до 0,006 Га\кВт с наиболее вероятными значениями от 0,003 до 0,004 Га\кВт. Это меньше, чем для ГЭС, но больше, чем для ТЭС и АЭС. При этом надо учесть, что СЭС весьма мате-риалоемкие: Me, стекло и т.д.

В случае создания СЭС солнечными рудами удельная землеемкость еще повышается, а так же увеличивается опасность загрязнения подземных вод рассолами.

Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затенения земель, что приводит к сильным изменениям почвенных условий, растительности и т.д.

Нежелательное экологическое воздействие вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения сконцентрированного зеркальными отражателями, это приводит к изменению теплового баланса, влажности, направления ветра, в некоторых случаях возможны перегрев и возгорание систем использующих концентраторы.

Применение низкокипящих жидкостей при неизбежной их утечке могут привести к значительному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жидкости, содержащие хромать: и нитраты, являющиеся высокотоксичными.

Низкий коэффициент преобразования солнечной энергии в электрическую поднимает серьезные проблемы, связанные с охлаждением конденсата, при этом тепловой сброс в биосферу более, чем в вдвое превышает сброс от традиционных станций, работающих на горючих ископаемых.

Гелиотехника косвенным образом оказывает влияние на биосреду. Во время изготовления кремниевых, кадминиевых и арсенидогелиевых фотоэлектрических элементов в воздухе появляются:

- кремниевая пыль,

-кадминевые и арсенидные соединения, опасные для здоровья людей.

Космические СЭС за счет СВЧ излучения могут оказывать влияние на климат, создавать помехи теле- и радиосвязи, воздействовать на незащищенные живые организмы, попавшие в зону его влияния.

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Воробьев В.Н., Смирнов Н.П. Общая океанология. Часть 2. Динамические процессы. – Санкт-Петербург: РГГМУ, 1999.

2. Баланчевадзе В.И., Барановский А.И. и др. Энергетика сегодня и завтра. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Громов Ф.Н., Горшков С.Г. Человек и океан. С.-П., ВМФ, 2006

4. Дж. Твайдел, А. Уэйр. Возобновляемые источники энергии, – М. Энергоатомиздат,1990.

5. Источники энергии. Факты, проблемы, решения. – М.: Наука и техника,1997.

6. Кириллин В.А. Энергетика. Главные проблемы: В вопросах и ответах. – М.: Знание, 1997.

7. Лаврус В.С. Источники энергии. – М., Наука и техника, 1997.

8. Нетрадиционные источники энергии. – М.: Знание, 1982.

9. Оптимистический взгляд на будущее энергетики мира /Под ред. Р. Кларка: Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1994.

10. Сибикин М.Ю., Сибикин Ю.Д. Технология энергосбережения. – М. Профессиональное образование, 2006.

11. Энергетические ресурсы мира/ Под ред. П.С.Непорожнего, В.И. Попкова. – М.: Энергоатомиздат, 1995.

12. Юдасин Л.С. Энергетика: проблемы и надежды. – М.: Просвещение, 2001.

Атомная энергия. Энциклопедия для детей. – М.: СЛОВО, 1994.

13. Аугусто Голдин. Океаны энергии. – Пер. с англ. Оксфорд-пресс.1983.

14. Володин В.Ю., Хазановский П.Л. Энергия, век двадцать первый. Детская литература, 1989.

15. Кондаков А.М. Альтернативные источники энергии – География в школе. 4/06 – М.: Педагогика. 2006.

16. Кононов Ю.Д. Энергетика и экономика. Проблемы перехода к новым источникам энергии. – М.: Наука, 2004.

17. Наука. Энциклопедия для детей. – М.: СЛОВО, 1994.

18. Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника. Сборник статей под редакцией П.П. Мальцева, М., Техносфера, 2006.

19. Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии, – М., Техносфера, 2006.

20. Техника. Энциклопедия для детей. Том 18 – М.: АВАНТА+, 2006.

21. Физика. Энциклопедия для детей. Том 16-17 – М.: АВАНТА+, 2005